Historia

1979–1989

Los inicios

En sus primeros años el grupo trabaja en química cuántica aplicada a la reactividad orgánica: se calculan superficies de energía potencial y estructuras de estados de transición para entender, paso a paso, cómo transcurren las reacciones. Es una química teórica estática, centrada en la estructura electrónica de moléculas pequeñas.

José M. Lluch se doctora en la UAB en 1981 y al año siguiente entra como profesor. Desde entonces, la Unidad de Química Física es la casa del grupo.

1990–1999

Dinámica cuántica y efecto túnel

Con la cátedra de Lluch, en 1990, el grupo da un paso más allá de la estructura electrónica y se convierte en un grupo de dinámica química. El interés pasa a ser cómo se mueven los núcleos durante una reacción y con qué rapidez ocurre, utilizando la teoría variacional del estado de transición y métodos para incorporar los efectos cuánticos nucleares, como el efecto túnel o la energía de punto cero.

Los sistemas de estudio son procesos en los que estos efectos son decisivos: la transferencia de protón y de hidrógeno, las reacciones en fase gas y los complejos de dihidrógeno de metales de transición. Hacia el final de la década aparecen los primeros cálculos QM/MM, que permiten tratar una zona reactiva con mecánica cuántica dentro de un entorno mucho mayor descrito con mecánica molecular.

2000–2009

De la molécula a la enzima

La herramienta QM/MM abre la puerta a la biología. Los métodos de cinética y efectos cuánticos desarrollados para moléculas pequeñas se aplican ahora a reacciones que tienen lugar dentro de enzimas, con miles de átomos alrededor. El grupo estudia cómo las enzimas aceleran las reacciones, el papel del túnel cuántico en la transferencia de hidrógeno enzimática y el origen de los efectos isotópicos.

En paralelo se incorpora la fotoquímica computacional: estados excitados, transferencia de protón fotoinducida y el comportamiento de cromóforos dentro de proteínas, como el de la proteína verde fluorescente. La lipoxigenasa se convierte en la primera enzima de referencia del grupo.

2010–2019

Simulación biomolecular

La simulación biomolecular pasa al centro. A la combinación QM/MM se añaden la dinámica molecular clásica, el cálculo de energías libres y el docking, de modo que ya no se estudia solo el paso químico, sino también cómo se unen los sustratos, cómo se mueven las proteínas y cómo su estructura determina qué producto se forma.

La investigación se orienta a la ingeniería de enzimas, al diseño racional de mutantes y a la fotorregulación: moléculas bioactivas que se pueden activar o desactivar con luz gracias a fotointerruptores. Las enzimas de la cascada inflamatoria, como las lipoxigenasas y las ciclooxigenasas, se convierten en el hilo conductor.

2020–hoy

Biomedicina molecular

Hoy la química computacional del grupo tiene un objetivo claramente biomédico: diseñar fármacos y fotofármacos contra la inflamación y el cáncer. Se combinan simulaciones QM/MM, dinámica molecular, cálculos de energía libre y fotoquímica teórica para proponer inhibidores selectivos, moléculas fotoactivables y sondas fluorescentes, y para entender cómo los mediadores lipídicos resuelven la inflamación.

José M. Lluch, catedrático emérito desde 2025, sigue plenamente implicado en esta etapa biomédica, que el grupo impulsa conjuntamente con la Dra. Àngels González Lafont y el Dr. Miquel Moreno y con una nueva generación de investigadores predoctorales. El recorrido cierra el círculo: las herramientas de dinámica cuántica que hicieron nacer el grupo sirven ahora para diseñar fármacos que se encienden y se apagan con luz.